[发明专利]一种提高锂硫电池循环性能的电解液

说明书

本发明属于锂电池领域，提供了一种提高锂硫电池循环性能的电解液，其电解液配方包括锂盐，苏丹红，三甲基氧化磷（THPO），二甲苯，二氧戊环。通过向电解液中添加三甲基氧化磷（THPO）与苏丹红，促进锂离子与苏丹红的偶氮结构在THPO辅助下发生螯合反应，使电解液中的锂离子更难与游离的硫离子结合，从而抑制硫离子向负极的迁移。通过锂离子与添加剂形成螯合相，使硫离子更难锂离子相互结合，抑制多硫化锂向负极的穿梭效应，提高电池的可逆容量。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种一种提高锂硫电池循环性能的电解液。

背景技术

锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。锂电池通常分两大类：锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。虽然锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于 具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素，组成的正极材料在各方面性能差异很大，导致业内对正极材料路线的纷争加大。通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池（三元镍钴锰）。

随着锂离子电池技术的不断突破，电池的正负极材料容量逐渐增加，有望在2020年前达到300Wh/kg的国家标准，但仍然难以满足对锂电池容量日益提高的需求。锂硫电池具有极高的理论容量，是下一代锂离子电池的首选目标。但锂硫电池在充放电过程中会出现大量的多硫化锂中间相，在电解液中具有较高的溶解度，极易穿过隔膜向负极迁移并与负极的金属锂发生反应形成不溶的Li2S，消耗正极硫含量的同时对负极锂金属的腐蚀较为严重。因此对于锂硫电池中硫正极的溶解和穿梭效应的控制具有十分重要的实际意义。

公开（公告）号： CN102903958A公开了一种提高钛酸锂电池循环性能和倍率性能的方法，在钛酸锂电池的电解液中添加包括稳定剂和气体消除剂的添加剂，所述稳定剂为含氟类、腈类和砜类有机化合物的一种或几种；钛酸锂电池的化成过程中，控制温度为-10～60℃，采用1～6次循环，化成充电采用3～6段先小后大的阶梯电流，电流区间为0.02C～1C，各阶段充电时间为1～4小时，上限电压为1.9～3.2V，所述含氟类、腈类和砜类有机化合物为氟化环状碳酸酯、氟化链状碳酸酯、全氟辛酸铵、丁二氰、笨砜；所述添加剂的加入量为电解液的0.5～2.0wt%；所述化成温度为5～60℃，上限电压为2.0～2.8V。该方法适用于正极材料包括磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料及锰酸锂掺杂三元材料中的一种或几种、负极材料钛酸锂为表面不包覆碳或包覆碳材料制作的锂电池。

上述专利虽然在一定程度上提高了锂电池电解液的循环性能，但并未从根本上解决电解液循环性能的问题，只有对锂硫电池中硫正极的溶解和穿梭效应的控制才能从根本上提高锂电池电解液的循环性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有锂硫电池中硫正极的溶解和多硫化锂的穿梭效应引起可逆容量下降的问题，提出一种提高锂硫电池循环性能的电解液。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种提高锂硫电池循环性能的电解液，该电解液包括以下摩尔组份：

锂盐电解液100-200份；

苏丹红0.01-10份；

三甲基氧化磷0.02-20份；

二甲苯10-20份；